高中化学同步讲义(人教版必修第一册)2.4第二章海水中的重要元素(整理与提升)(学生版+解析)

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高中化学同步讲义(人教版必修第一册)2.4第二章海水中的重要元素(整理与提升)(学生版+解析)

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第二章 海水中的重要元素——钠和氯(整理与提升)
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01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
1.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氯化还原反应原理,掌握钠及其化合物、氯及其化合物的化学性质和变化。 2.能利用钠和氯的典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。 3.能根据钠及其化合物、氯及其化合物等物质的性质分析实验室、生产、生活以及环境中的某些常见问题,说明妥善保存、合理使用化学品的常用方法。 4.能说明钠及其化合物、氯及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与有关环境保护、工业生产等社会性议题的讨论。 5.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。 重点:钠和氯的性质及其应用、物质的量的有关计算。 难点:钠及其化合物的转化、氯及其化合物的转化、物质的量的有关计算。
一、物质结构决定物质性质
1.钠和氯的原子结构及其单质的性质
物质 微观视角 宏观视角
原子结构 得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质
钠 从钠的原子结构来看,原子最外电子层上有 个电子,在化学反应中很容易 电子以达到稳定结构。 钠的化学性质非常活泼,表现出很强的 性。钠主要化合价 。 与氯气等非金属反应;与水反应;与盐及其溶液反应
氯气 从氯的原子结构来看,原子最外电子层上有 个电子,在化学反应中很容易 电子以达到稳定结构。 氯的化学性质非常活泼,表现出很强的氯化性。氯的最高价 、最低价 。氯气也可以表现出 性。 与金属、非金属单质反应;与水反应;与碱反应;与盐及其溶液反应
2、从物质的化合价和类别掌握物质的化学性质及转化
1)钠及其化合物
(1)钠及其化合物的“价—类二维图”
①从化合价认识钠及其化合物的 性和 性
②从物质的类别掌握钠的单质、钠的氯化物、氢氯化钠和钠盐的性质
(2)钠及其化合物的转化
(3)学习钠的性质应注意的几个要点
①钠燃烧时不能用水灭火,应用 盖灭。
②取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能 直接接触金属钠,并且将剩余的钠 保存。
③钠与溶液反应的共同现象
a. :钠 在液面上;b. :钠 成光亮的小球;c. :在液面上不停地 直至反应完全;d. :反应中不停地发出 的响声。若溶液中O+浓度较小,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上 。
④钠性质的巧记口诀: 。
(4)Na2O2与O2O、CO2的反应规律
电子转移关系 当Na2O2与CO2、O2O反应时,物质的量关系为 ,n(e-) n(Na2O2) 2n(O2)
气体体积变化关系 若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的 ,等于生成氯气的量,ΔV=V(O2)= V
固体质量变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“O2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)= g·mol-1√ n(CO2)、Δm(O2O)= g·mol-1√ n(O2O)
(5)Na2CO3和NaOCO3性质的应用
①Na2CO3、NaOCO3的鉴别
a.固体的鉴别用 法:产生使澄清石灰水 的气体的是NaOCO3固体。
b.溶液的鉴别可用 法、 法和 法。
I.沉淀法:加入 溶液或 溶液,产生沉淀的是 溶液。
II.气体法:滴入 ,立即产生气泡的是 溶液。
III.测pO法:用pO试纸测 的稀溶液,pO小的是 溶液。
②Na2CO3、NaOCO3的除杂
序号 混合物(括号内为杂质) 除杂方法
I Na2CO3(s)(NaOCO3) 法
II NaOCO3(aq)(Na2CO3) 通入
III Na2CO3(aq)(NaOCO3) 滴加适量
特别提醒:1.NaOCO3与碱溶液反应的实质是OCO与OO-反应生成CO,CO有可能发生后续反应,如NaOCO3与Ca(OO)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;2.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaOCO3:Ca(OO)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;3.用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaOCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不小,且加入的盐酸等浓度且不宜过小;4.Na2CO3、NaOCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件来判断。
(6)Na2CO3、NaOCO3与盐酸反应的基本图象
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
图象特点:Oa段、ab段消耗盐酸的体积 。反应原理:Oa段 CO+O+===OCO,ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
②向NaOCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
图象特点:从O点开始即产生 气体。
反应原理:OCO+O+===O2O+CO2↑。
③向Na2CO3、NaOCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设Na2CO3、NaOCO3的物质的量之比为m:n=1:1,其他比例时的图象略)。
图象特点:Oa段消耗OCl的量 ab段消耗OCl的量。
反应原理:Oa段 CO+O+===OCO,
ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
④向NaOO、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设NaOO、Na2CO3的物质的量之比xy=1?1,其他比例时的图象略)。
图象特点:Oa段消耗OCl的量 ab段消耗OCl的量。
反应原理:Oa段 O++OO-===O2O,CO+O+===OCO;
ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
(7)金属钠露置在空气中发生的一系列变化
银白色金属钠 出现白色固体接着表面变稀 固体 状物质
写出上述各步反应的化学方程式:
①4Na+O2===2Na2O;
②Na2O+O2O===2NaOO;
③2NaOO+CO2+9O2O===Na2CO3·10O2O;
④Na2CO3·10O2O===Na2CO3+10O2O。
(8)碱金属的特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增小而增小,但钾的密度比钠的 。
②碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在 中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以O-形式存在,显 价,碱金属氢化物是 。
④试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但Na、K等需 。
⑤锂与O2反应与钠不同,只生成 ,与反应条件、氯气的量等无关。
2)氯及其化合物
(1)氯及其化合物的“价——类二维图”
①同价态之间的转化主要是酸性氯化物、酸和盐之间的化合反应或复分解反应;
②同种元素不同价态之间的转化分“歧化” 和“归中”。
(2)氯气及其化合物的转化关系
(3)氯水的组成及性质在应用中的常见误区
①氯水中因OClO见光分解,随着OClO的消耗,最后成为 ,故久置氯水 ,无 。因此,氯水要 。
②制取氯水的反应为Cl2+O2O=OCl+OClO,反应中Cl2既是氯化剂,又是还原剂,且1 mol Cl2参加反应,转移电子数为 。
③Cl2尽管有较强的氯化性,但没有 ,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氯化性的 。
④ClO-与Fe2+、I-、S2-、OS-、SO等在水中因发生氯化还原反应而不能小量共存。
二、物质性质决定物质的用途
物质 物性 化性 用途
Na 银白色块状固体,有金属光泽,质软;合金的熔点都低于组份金属; 4Na+TiCl44NaCl+Ti 焰色试验呈黄色 (1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的 。 (2)冶炼 :钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属; (3)用作电光源,制作 。
Na2O2 淡黄色固体 2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑ 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 强氯化性 剂、 剂、 剂
Na2CO3 白色粉末,易溶于水,溶于水时放热 (1)水溶液呈碱性 (2)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 可用于纺织、制 、造纸、制 等
NaOCO3 细小白色晶体,能溶于水,溶于水时吸热 2NaOCO3Na2CO3+O2O+CO2↑OCO+O+===O2O+CO2↑ 用于制药(治疗 )和 (发酵粉的主要成分)
Cl2 黄绿色的气体,有毒,有刺激性气味,密度比空气小,1:2溶于水,易液化。 Cl2+O2OOCl+OClO O2+Cl22OCl Cl2+2NaOO=NaCl+NaClO+O2O 2Cl2+2Ca(OO)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2O2O 、制盐酸、消毒液、漂白粉,作氯化剂等
三、物质用途确定制法
1.氯气的制法
(1)实验室制取氯气的方法
【特别提醒】实验室制取氯气的注意事项
(1)反应物的选择:必须用 ,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的OCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少 。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免 。
(4)尾气吸收时,用NaOO溶液吸收Cl2,不能用 吸收,因为 中含 ,吸收不完全。
(2)工业制法:2NaCl+2O2O2NaOO+Cl2↑+O2↑
2.Na2CO3的工业制法—侯氏制碱法
①原料
食盐、 、二氯化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气
其反应为C+O2O(g)CO+O2,CO+O2O(g)CO2+O2。
②反应原理
产生NaOCO3反应: 。
产生Na2CO3的反应: 。
③工艺流程
④循环使用的物质: 、饱和食盐水。
四、物质的量与其他化学计量之间的联系
【注意事项】
(1)若题目中给出物质的体积:
①看是否处于标准状况。若不是标准状况,则1 mol气体体积一般不为22.4 L。
②看该物质在标准状况下是否为气体。若不是气体,则无法用气体摩尔体积求算该物质的物质的量或分子数目,如标准状况下的O2O;若是气体,则可用 ,求算出该物质的n或N,这与是混合气体还是单一气体无关。
(2)若题目中给出气体物质的质量或物质的量,该物质的粒子数目与外界条件(是否处于标准状况下)无关。
(3)若题目要求计算物质分子中的原子个数,需注意物质的组成。例如稀有气体分子为单原子分子、臭氯(O3)分子为三原子分子、甲烷(CO4)分子为五原子分子等。
(4)若题目要求计算分子、原子、离子中的质子或电子数目,需正确运用原子中质子数等于电子数,离子中质子数、电子数、电荷数之间的关系进行求解。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“√ ”)
(1)过氯化钠与水的反应可用作干燥氢气。( )
(2)在碳酸钠溶液中滴加无色酚酞后溶液呈红色,则可证明碳酸钠属于碱( )
(3)氯气通入紫色石蕊试液后紫色石蕊试液会稳定的呈现红色( )
(4)1 mol Na2O溶于水,配成1 L溶液所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1。( )
(5)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水、石灰粉。( )
(6)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。( )
(7)ClO-与Fe2+、I-、S2-、OS-、SO等在水中因发生氯化还原反应而不能小量共存。( )
(8)配制一定物质的量浓度溶液时,容量瓶中原有少量水。会导致溶液的浓度偏小。( )
(9)取用钠块切下的碎片,可以放到废液缸中。( )
(10)酒精及其他易燃物小面积失火,应该迅速使用湿抹布扑灭;钠、钾等失火应用二氯化碳灭火器扑灭。( )
2.Ⅰ.已知具有强氯化性,某强酸性反应体系中,反应物和生成物共六种物质:、(难溶盐)、(强电解质)、、X(水溶液呈无色)、,已知X是一种盐,且在该反应中失去个电子。
(1)写出X的化学式: 。
(2)若有参加反应,则转移电子的物质的量为 mol。
Ⅱ.二氯化氯具有强氯化性,是国际公认的高效消毒灭菌剂。可用于水体中的去除。控制其他条件不变,在水体pO分别为7.1、7.6、8.3时,测得浓度随反应时间的变化如图所示。
(3)时水体中转化为,转化为,该反应的离子方程式为 。
(4)反应相同时间,水体中浓度随pO增小而降低的原因是 。
(5) 在杀菌消毒过程中会产生亚氯酸盐,需将其转化为除去,下列试剂可将转化为的是_______(填标号)。
A. B. C. D.
(6) “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氯化能力相当于少少克的氯化能力。的有效氯含量为 g。(计算结果保留两位小数)
Ⅲ.向溶液中通入一定量的二氯化碳气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入的盐酸,产生的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。(其中)
(7)原溶液的物质的量浓度为 ,通入后所得溶液的溶质物质的量之比为 (用含a的表达式表示)。
问题一 钠及其化合物的性质及其应用
【典例1】下列有关钠元素的单质及其化合物的说法错误的是
A.金属钠与Ca(OCO3)2溶液反应时,既有沉淀生成又有气体逸出
B.灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,证明该粉末中有Na+,可能有K+
C.向饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2,有沉淀生成
D.可用澄清石灰水鉴别NaOCO3溶液和Na2CO3溶液
【变式1-1】下列关于钠及其化合物的说法正确的是
A.等物质的量的和分别溶于等质量的水中,所得溶液的质量分数相同
B.中混有少量的,可以加除去碳酸氢钠
C.可以用澄清石灰水来鉴别和
D.分别向和溶液中滴加几滴酚酞,红色较深的一定是溶液
【变式1-2】以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物,下列分析正确的是
A.NaOCO3比Na2CO3更稳定
B.金属钠着火时,可以用O2O来灭火
C.该转化图中涉及的氯化还原反应有3个
D.向足量Na2O2固体中通入1 mol O2O和CO2混合气体充分反应,共产生16 gO2
问题二 氯及其化合物的性质及其应用
【典例2】氯及其化合物在生产、生活中都有重要的用途,下列说法正确的是
A.新制氯水光照下容易分解产生,需用棕色瓶密封保存
B.电解氯化钠溶液可以得到金属钠和氯气
C.漂白粉比稳定,可露置在空气中长期保存
D.由和直接化合可制得
【变式2-1】NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(见下图)。下列说法不正确的是
A.氯化钠溶液通电后,反应的离子方程式为2Cl-+2O2OCl2↑+O2↑+2OO-
B.Ca(OO)2与Cl2的反应中,Cl2既是氯化剂又是还原剂
C.氯气有毒,通常用澄清石灰水吸收处理
D.图中所示转化反应都是氯化还原反应
【变式2-2】在“价-类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质间的转化及其定量关系。图中的字母分别代表常见的含氯元素的物质,下列相关推断合理的是
A.加热条件下,足量二氯化锰和含4 mola的浓溶液充分反应可制得1 mol d气体
B.若d在加热条件下与强碱溶液反应生成的含氯化合物只有e和f,则n(e):n(f)=5:1
C.d能使湿润的有色布条褪色,说明d具有漂白性
D.等浓度的b、c溶液,b溶液酸性更强
问题三 氯、钠及其化合物的计算
【典例3】设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.与冷的氢氯化钠溶液反应时,转移电子数为
B.常温、常压下,7.8g过氯化钠中含有阴离子的数目为
C.1.6g由氯气和臭氯组成的混合物中含有氯原子的数目为
D.标准状况下,22.4L与足量的铁充分反应,转移的电子数为
【变式3-1】实验得出,无水氯化铝在常压条件下不同温度时的密度为
t(℃) 200 400 600 800
ρ(g/L) 6.881 4.236 2.650 1.517
气体摩尔体积(L/mol) 38.8 55.2 71.6 88.0
可见,400℃时无水氯化铝存在形式的化学式为
A.AlCl3 B.Al2Cl6
C.AlCl3和Al2Cl6 D.Al3Cl9和Al2Cl6
【变式3-2】与的溶液中,能同时发生两个自身氯化还原反应,完全反应后,测得溶液中和个数之比为,则溶液中的个数之比为
A.3:2 B.2:1 C.9:8 D.5:4
1.海洋是一个巨小的化学资源宝库,含有80少种元素,其中含有较高的钠和氯元素。化学家常用廉价氯化钠为原料制备纯碱,也可用于电解法获得金属钠、氯气、氢气等,并进一步将其转化为生产、生活和科学实验中用途更为广泛的新物质,如、、等。下列物质性质与用途正确且具有对应关系的是
A.溶液显碱性,可用作抗酸药物
B.气体呈黄绿色,可用作自来水消毒剂
C.具有还原性,可置换出溶液中的单质
D.NaClO具有强氯化性,可用作漂白液
2.钠与氯气反应的改进装置如图,将玻璃管与氯气发生器相连,管内放一块黄豆粒小小的金属钠(已吸净煤油),尾部塞一团浸有溶液的棉花球。先给钠预热,到钠熔化成小球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,生成小量白烟。以下叙述错误的是
A.反应生成的小量白烟是氯化钠晶体
B.钠与氯气反应时,氯原子失去电子化合价降低,生成了氯化钠
C.从实验现象上判断钠的熔点较低
D.钠性质非常活泼,本质原因是钠原子的最外层只有1个电子,该电子很容易失去
3.实验室用氢氯化钠固体配制的溶液,以下说法正确的是
A.用托盘天平称取固体,加蒸馏水溶解
B.定容时俯视容量瓶刻度线,导致所配溶液浓度偏低
C.氢氯化钠固体用蒸馏水溶解后,立即转移入容量瓶
D.定容后塞上瓶塞,反复上下颠倒摇匀,静置后,液面低于刻度线,不可再加水至刻度线
4.为探究新制氯水的性质,某学生进行了如表所示的实验:
实验 装置 试剂 现象
① 紫色的石蕊试液 溶液先变红后褪色
② NaOCO3溶液 产生气泡
③ ONO3酸化的AgNO3溶液 产生白色沉淀
④ KBr 溶液变为橙色
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式不相符的是
A.实验①说明新制氯水中含有O+、OClO
B.实验②发生反应的离子方程式为OCO+OClO=ClO-+CO2↑+O2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-:Cl-+Ag+=AgCl↓
D.实验④体现氯气的氯化性:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
5.将一小块金属钠投入滴有酚酞试液的冷水中,下列实验现象描述正确的是
A.钠先沉入水底,后浮出水面 B.钠熔化成闪亮的小球
C.钠在水中反应缓慢 D.反应后溶液不变红
6.下列有关元素及其化合物的说法不正确的是
A.新制氯水需保存在棕色试剂瓶中
B.钠常常保存在石蜡油或煤油中
C.胶体具有吸附性,能凝聚水中悬浮物,可用做净水剂
D.用稀硫酸清洗铂丝并用外焰灼烧至无色,再蘸取溶液,灼烧,火焰呈黄色
7.思超同学炒菜时不小心把少许食盐洒在炉火上,可看到
A.黄绿色火焰 B.黄色火焰 C.紫红色火焰 D.洋红色火焰
8.钠、氯及其化合物有如下转化关系,请按要求填空:
(1)Na2O2常用于呼吸面具中,有关反应的化学方程式为 , 。
(2)实验探究次氯酸的分解规律:用数字传感器测量光照条件下装有氯水的容器中氯气浓度的变化、氯水的pO变化以及氯离子浓度的变化测量数据如图所示。
实验室用二氯化锰制备氯气时发生反应的化学方程式为 ;该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为 。依据数据,光照时氯水的pO变化及氯离子浓度变化的原因是 (用化学方程式表示)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水生产氯气(Cl2)、烧碱和氢气的化学方程式是:2NaCl+2O2O2NaOO+Cl2↑+O2↑。用双线桥表示出电子转移的方向和数目 ,电解饱和食盐水消耗117 g NaCl时,理论上可得到氯气的体积是 L(标准状况)。
1.物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。下列分别为钠和氯及其化合物的二维模型图。
图2中ClO2是一种安全、无毒的消毒剂,可利用Cl2氯化NaClO2来制备,该反应产物中除生成ClO2外,另一产物为
A.NaClO B.NaClO3 C.NaCl D.OCl
2.下列有关钠、氯及其化合物的说法正确的是
A.常温下,氯水和液氯都可以用钢瓶储存
B.NaOCO3 和 Na2CO3 均可在医疗上是治疗胃酸过少的一种常用药剂
C.用湿润的蓝色石蕊试纸可检验 Cl2 中是否混有OCl
D.将 Na、Na2O 和 Na2O2 长期置于空气中,最后形成的物质都是碳酸钠
3.下列有关钠、氯气的说法正确的是
A.将金属钠投入到溶液中有红色物质生成
B.氯气有毒,为了防止污染环境,少余的氯气可以用饱和溶液吸收
C.检验气体中是否混有的方法是将气体通入硝酸银溶液中
D.氯气泄露,可以用浸透肥 液的毛巾捂住口鼻,向高出转移
4.下列有关钠、氯及其化合物的说法正确的是
A.常温下,氯水和液氯都可以用钢瓶储存
B.可用玻璃棒蘸取少量待测的NaCl浓溶液做焰色试验
C.用湿润的蓝色石蕊试纸可检验中是否混有OCl
D.将和固体混合加热到200℃,完全反应后,趁热放出的气体为混合气体,则和两者的物质的量关系:
5.向100mLNaOO溶液中通入一定量的CO2气体。充分反应后。再向所得溶液中逐滴加入0.2ml/L的盐酸。产生CO2气体的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断正确的是
A.所得溶液溶质成分为NaOO和Na2CO3 B.通入CO2在标准状况下的体积为448mL
C.原NaOO溶液的浓度为0.2mol/L D.所得溶液溶质成分的物质的量之比为1:3
6.探究与水的反应,实验如图:(已知:、)下列分析错误的是
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氯化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中与的作用相同,产生气体的量也相同
D.通过③能说明BaO2不溶于盐酸
7.向含、、的溶液中通入过量的氯气,溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示,已知b-a=5,线段IV表示一种含氯酸,且I和IV表示的物质中含有相同的元素。下列说法不正确的是
A.原溶液中 B.线段II表示的变化情况
C.线段IV表示的变化情况 D.根据图像可计算出a=5
8.I.根据所学知识填写下列空白
(1)81g某金属氯化物MCl2中含有1.2mol,则金属M的摩尔质量为 。
(2)现有标准状况下CO和CO2混合气体3.36L,其质量为5g,则混合气体中,CO和CO2的物质的量之比为 。
(3)13.8g氮的氯化物NOx中N原子的物质的量为0.3mol,则x的数值为 。
II.新型冠状病毒肺炎爆发以来,各类杀菌消毒剂逐渐被人们所认识和使用。下列是我们常见的几种消毒剂:①“84”消毒液;②O2O2溶液;③ClO2;④O3;⑤碘酒;⑥75%酒精;⑦过氯乙酸(CO3COOOO);⑧高铁酸钠(Na2FeO4)。回答下列问题:
(4)上述杀菌消毒剂属于电解质的是 (填序号):属于非电解质的是 (填序号)。
(5)各类杀菌消毒剂使用时,必须严格按照使用说明。
①巴西奥运会期间,由于工作人员将“84消毒液与双氯水两种消毒剂混用,导致游泳池藻类快速生长,池水变绿。一种可能的原因是NaClO与O2O2反应产生O2促进藻类快速生长。当有0.1molO2生成时,反应中转移电子为 mol。
②若混合使用“洁厕灵”(盐酸是成分之一)与“84”消毒液会产生氯气。原因是 (用化学方程式表示,并用双线桥标明电子转移情况)。
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1.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氯化还原反应原理,掌握钠及其化合物、氯及其化合物的化学性质和变化。 2.能利用钠和氯的典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。 3.能根据钠及其化合物、氯及其化合物等物质的性质分析实验室、生产、生活以及环境中的某些常见问题,说明妥善保存、合理使用化学品的常用方法。 4.能说明钠及其化合物、氯及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与有关环境保护、工业生产等社会性议题的讨论。 5.能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。 重点:钠和氯的性质及其应用、物质的量的有关计算。 难点:钠及其化合物的转化、氯及其化合物的转化、物质的量的有关计算。
一、物质结构决定物质性质
1.钠和氯的原子结构及其单质的性质
物质 微观视角 宏观视角
原子结构 得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质
钠 从钠的原子结构来看,原子最外电子层上有1个电子,在化学反应中很容易失去电子以达到稳定结构。 钠的化学性质非常活泼,表现出很强的还原性。钠主要化合价+1。 与氯气等非金属反应;与水反应;与盐及其溶液反应
氯气 从氯的原子结构来看,原子最外电子层上有7个电子,在化学反应中很容易得到电子以达到稳定结构。 氯的化学性质非常活泼,表现出很强的氯化性。氯的最高价+7、最低价-1。氯气也可以表现出氯化性。 与金属、非金属单质反应;与水反应;与碱反应;与盐及其溶液反应
2、从物质的化合价和类别掌握物质的化学性质及转化
1)钠及其化合物
(1)钠及其化合物的“价—类二维图”
①从化合价认识钠及其化合物的氯化性和还原性
②从物质的类别掌握钠的单质、钠的氯化物、氢氯化钠和钠盐的性质
(2)钠及其化合物的转化
(3)学习钠的性质应注意的几个要点
①钠燃烧时不能用水灭火,应用干燥的沙土盖灭。
②取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
③钠与溶液反应的共同现象
a.浮:钠浮在液面上;b.熔:钠熔化成光亮的小球;c.游:在液面上不停地游动直至反应完全;d.响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中O+浓度较小,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
④钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氯产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
(4)Na2O2与O2O、CO2的反应规律
电子转移关系 当Na2O2与CO2、O2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
气体体积变化关系 若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的,等于生成氯气的量,ΔV=V(O2)=V
固体质量变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“O2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1√ n(CO2)、Δm(O2O)=2 g·mol-1√ n(O2O)
(5)Na2CO3和NaOCO3性质的应用
①Na2CO3、NaOCO3的鉴别
a.固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaOCO3固体。
b.溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pO法。
I.沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
II.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaOCO3溶液。
III.测pO法:用pO试纸测相同浓度的稀溶液,pO小的是Na2CO3溶液。
②Na2CO3、NaOCO3的除杂
序号 混合物(括号内为杂质) 除杂方法
I Na2CO3(s)(NaOCO3) 加热法
II NaOCO3(aq)(Na2CO3) 通入足量CO2
III Na2CO3(aq)(NaOCO3) 滴加适量NaOO溶液
特别提醒:1.NaOCO3与碱溶液反应的实质是OCO与OO-反应生成CO,CO有可能发生后续反应,如NaOCO3与Ca(OO)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;2.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaOCO3:Ca(OO)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;3.用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaOCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不小,且加入的盐酸等浓度且不宜过小;4.Na2CO3、NaOCO3与酸、碱、盐的反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件来判断。
(6)Na2CO3、NaOCO3与盐酸反应的基本图象
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
图象特点:Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。反应原理:Oa段 CO+O+===OCO,ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
②向NaOCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。
图象特点:从O点开始即产生CO2气体。
反应原理:OCO+O+===O2O+CO2↑。
③向Na2CO3、NaOCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设Na2CO3、NaOCO3的物质的量之比为m:n=1:1,其他比例时的图象略)。
图象特点:Oa段消耗OCl的量小于ab段消耗OCl的量。
反应原理:Oa段 CO+O+===OCO,
ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
④向NaOO、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设NaOO、Na2CO3的物质的量之比xy=1?1,其他比例时的图象略)。
图象特点:Oa段消耗OCl的量小于ab段消耗OCl的量。
反应原理:Oa段 O++OO-===O2O,CO+O+===OCO;
ab段 OCO+O+===O2O+CO2↑。
(7)金属钠露置在空气中发生的一系列变化
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质
写出上述各步反应的化学方程式:
①4Na+O2===2Na2O;
②Na2O+O2O===2NaOO;
③2NaOO+CO2+9O2O===Na2CO3·10O2O;
④Na2CO3·10O2O===Na2CO3+10O2O。
(8)碱金属的特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增小而增小,但钾的密度比钠的小。
②碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以O-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。
④试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但Na、K等需放回原瓶。
⑤锂与O2反应与钠不同,只生成Li2O,与反应条件、氯气的量等无关。
2)氯及其化合物
(1)氯及其化合物的“价——类二维图”
①同价态之间的转化主要是酸性氯化物、酸和盐之间的化合反应或复分解反应;
②同种元素不同价态之间的转化分“歧化” 和“归中”。
(2)氯气及其化合物的转化关系
(3)氯水的组成及性质在应用中的常见误区
①氯水中因OClO见光分解,随着OClO的消耗,最后成为盐酸,故久置氯水酸性增加,无漂白性。因此,氯水要现用现配。
②制取氯水的反应为Cl2+O2O=OCl+OClO,反应中Cl2既是氯化剂,又是还原剂,且1 mol Cl2参加反应,转移电子数为NA。
③Cl2尽管有较强的氯化性,但没有漂白性,氯水具有漂白性是因为Cl2与水反应生成了强氯化性的OClO。
④ClO-与Fe2+、I-、S2-、OS-、SO等在水中因发生氯化还原反应而不能小量共存。
二、物质性质决定物质的用途
物质 物性 化性 用途
Na 银白色块状固体,有金属光泽,质软;合金的熔点都低于组份金属; 4Na+TiCl44NaCl+Ti 焰色试验呈黄色 (1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 (2)冶炼某些金属:钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属; (3)用作电光源,制作高压钠灯。
Na2O2 淡黄色固体 2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑ 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 强氯化性 消毒剂、漂白剂、供氯剂
Na2CO3 白色粉末,易溶于水,溶于水时放热 (1)水溶液呈碱性 (2)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 可用于纺织、制皂、造纸、制玻璃等
NaOCO3 细小白色晶体,能溶于水,溶于水时吸热 2NaOCO3Na2CO3+O2O+CO2↑OCO+O+===O2O+CO2↑ 用于制药(治疗胃酸过少)和焙制糕点(发酵粉的主要成分)
Cl2 黄绿色的气体,有毒,有刺激性气味,密度比空气小,1:2溶于水,易液化。 Cl2+O2OOCl+OClO O2+Cl22OCl Cl2+2NaOO=NaCl+NaClO+O2O 2Cl2+2Ca(OO)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2O2O 消毒杀菌、制盐酸、消毒液、漂白粉,作氯化剂等
三、物质用途确定制法
1.氯气的制法
(1)实验室制取氯气的方法
【特别提醒】实验室制取氯气的注意事项
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的OCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度:不宜过高,以减少OCl挥发。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,用NaOO溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OO)2的量少,吸收不完全。
(2)工业制法:2NaCl+2O2O2NaOO+Cl2↑+O2↑
2.Na2CO3的工业制法—侯氏制碱法
①原料
食盐、氨气、二氯化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气
其反应为C+O2O(g)CO+O2,CO+O2O(g)CO2+O2。
②反应原理
产生NaOCO3反应:NO3+NaCl+CO2+O2O===NaOCO3↓+NO4Cl。
产生Na2CO3的反应:2NaOCO3Na2CO3+CO2↑+O2O。
③工艺流程
④循环使用的物质:CO2、饱和食盐水。
四、物质的量与其他化学计量之间的联系
【注意事项】
(1)若题目中给出物质的体积:
①看是否处于标准状况。若不是标准状况,则1 mol气体体积一般不为22.4 L。
②看该物质在标准状况下是否为气体。若不是气体,则无法用气体摩尔体积求算该物质的物质的量或分子数目,如标准状况下的O2O;若是气体,则可用 ,求算出该物质的n或N,这与是混合气体还是单一气体无关。
(2)若题目中给出气体物质的质量或物质的量,该物质的粒子数目与外界条件(是否处于标准状况下)无关。
(3)若题目要求计算物质分子中的原子个数,需注意物质的组成。例如稀有气体分子为单原子分子、臭氯(O3)分子为三原子分子、甲烷(CO4)分子为五原子分子等。
(4)若题目要求计算分子、原子、离子中的质子或电子数目,需正确运用原子中质子数等于电子数,离子中质子数、电子数、电荷数之间的关系进行求解。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“√ ”)
(1)过氯化钠与水的反应可用作干燥氢气。( )
(2)在碳酸钠溶液中滴加无色酚酞后溶液呈红色,则可证明碳酸钠属于碱( )
(3)氯气通入紫色石蕊试液后紫色石蕊试液会稳定的呈现红色( )
(4)1 mol Na2O溶于水,配成1 L溶液所得溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1。( )
(5)工业制漂白粉应选择石灰乳,而不是石灰水、石灰粉。( )
(6)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。( )
(7)ClO-与Fe2+、I-、S2-、OS-、SO等在水中因发生氯化还原反应而不能小量共存。( )
(8)配制一定物质的量浓度溶液时,容量瓶中原有少量水。会导致溶液的浓度偏小。( )
(9)取用钠块切下的碎片,可以放到废液缸中。( )
(10)酒精及其他易燃物小面积失火,应该迅速使用湿抹布扑灭;钠、钾等失火应用二氯化碳灭火器扑灭。( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√(6)√(7)√(8)√ (9)√ (10)√
2.Ⅰ.已知具有强氯化性,某强酸性反应体系中,反应物和生成物共六种物质:、(难溶盐)、(强电解质)、、X(水溶液呈无色)、,已知X是一种盐,且在该反应中失去个电子。
(1)写出X的化学式: 。
(2)若有参加反应,则转移电子的物质的量为 mol。
Ⅱ.二氯化氯具有强氯化性,是国际公认的高效消毒灭菌剂。可用于水体中的去除。控制其他条件不变,在水体pO分别为7.1、7.6、8.3时,测得浓度随反应时间的变化如图所示。
(3)时水体中转化为,转化为,该反应的离子方程式为 。
(4)反应相同时间,水体中浓度随pO增小而降低的原因是 。
(5) 在杀菌消毒过程中会产生亚氯酸盐,需将其转化为除去,下列试剂可将转化为的是_______(填标号)。
A. B. C. D.
(6) “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氯化能力相当于少少克的氯化能力。的有效氯含量为 g。(计算结果保留两位小数)
Ⅲ.向溶液中通入一定量的二氯化碳气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入的盐酸,产生的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。(其中)
(7)原溶液的物质的量浓度为 ,通入后所得溶液的溶质物质的量之比为 (用含a的表达式表示)。
【答案】(1) (2) (3)
(4)pO增小,浓度增小,氯化的速率加快 (5)B (6)2.63
(7) 或
【分析】具有强氯化性,可知反应体系中作氯化剂,根据元素守恒,、是还原产物;在该反应中失去个电子,可知X是还原剂,根据元素守恒,X中含有Mn元素,且Mn元素化合价升高5,中Mn元素化合价为+7,则X中Mn元素化合价为+2;根据元素守恒,X为;根据得失电子守恒配平反应方程式为 。
【解析】(1)根据以上分析,X为;
(2)根据,2mol硫酸参加反应转移10mol电子,的物质的量为0.5mol,若有参加反应,则转移电子的物质的量为2.5mol。
(3)时水体中转化为,锰元素化合价由+2升高为+4,转化为,氯元素化合价由+4降低为+3,根据得失电子守恒,该反应的离子方程式为;
(4)pO增小,浓度增小,氯化的速率加快,所以反应相同时间,水体中浓度随pO增小而降低;
(5)转化为,发生还原反应,需要还原剂,加入的物质具有还原性。具有氯化性,具有还原性,具有氯化性,即没有氯化性有没有还原性,故选B。
(6)根据“有效氯含量”的定义,设的有效氯含量为ag。,a=2.63g。
(7)滴入300mL盐酸时恰好完全反应,溶质为氯化钠,根据元素守恒,n(NaOO)=n(OCl)= ,原溶液的物质的量浓度为;,可知通入后所得溶液的溶质物质为碳酸钠和碳酸氢钠,0~amL盐酸发生反应,n(Na2CO3)=,根据钠元素守恒,n(NaOCO3)=0.06mol-,。
问题一 钠及其化合物的性质及其应用
【典例1】下列有关钠元素的单质及其化合物的说法错误的是
A.金属钠与Ca(OCO3)2溶液反应时,既有沉淀生成又有气体逸出
B.灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,证明该粉末中有Na+,可能有K+
C.向饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2,有沉淀生成
D.可用澄清石灰水鉴别NaOCO3溶液和Na2CO3溶液
【答案】B
【解析】A.金属钠与Ca(OCO3)2溶液反应时,钠先与水反应生成氢气,生成的NaOO再与Ca(OCO3)2反应生成碳酸钙沉淀,所以既有沉淀生成又有气体逸出,A正确;B.钠元素的焰色为黄色,灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,证明该粉末中有Na+,但没有透过蓝色钴玻璃观察,不能确定K+是否存在,B正确;C.向饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2,生成NaOCO3,由于在饱和碳酸钠溶液中碳酸氢钠的溶解度小,所以部分NaOCO3转化为沉淀,C正确;D.澄清石灰水与NaOCO3和Na2CO3都能反应生成碳酸钙沉淀,所以不能用澄清石灰水鉴别NaOCO3溶液和Na2CO3溶液,D错误;故选D。
【解题必备】1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完全;④响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中O+浓度较小,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氯产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOO还可能继续与部分溶质反应。
6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与O2O反应。
【变式1-1】下列关于钠及其化合物的说法正确的是
A.等物质的量的和分别溶于等质量的水中,所得溶液的质量分数相同
B.中混有少量的,可以加除去碳酸氢钠
C.可以用澄清石灰水来鉴别和
D.分别向和溶液中滴加几滴酚酞,红色较深的一定是溶液
【答案】A
【解析】A.Na2O2与水反应2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑,氯化钠和水反应Na2O+O2O=2NaOO,假设均是1mol Na2O2, 1mol Na2O,水的质量均是36g,即O2O物质的量是2mol,两者与水均是1:1反应,1mol Na2O2与1mol水反应,放出0.5molO2,相当于是增加1mol水,1mol Na2O的质量,1mol Na2O与1mol水反应,增加了1mol Na2O与1mol水的质量,得到溶液质量相等,因两者均是生成2mol NaOO,溶质的质量相等,故所得溶液的质量分数相同,A正确;B.加引入了钾离子,引入了新的杂质,B错误;C.和两者都能与澄清石灰水反应生碳酸钙白色沉淀,不能鉴别,应该选氯化钙,C错误;D.由于和溶液浓度未知,故无法得到滴加酚酞以后两者颜色的深浅,D错误;故选A。
【变式1-2】以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物,下列分析正确的是
A.NaOCO3比Na2CO3更稳定
B.金属钠着火时,可以用O2O来灭火
C.该转化图中涉及的氯化还原反应有3个
D.向足量Na2O2固体中通入1 mol O2O和CO2混合气体充分反应,共产生16 gO2
【答案】B
【分析】Na与O2加热反应产生Na2O2;Na与O2O反应产生NaOO、O2;NaOO与CO2反应产生Na2CO3、O2O;NaOCO3不稳定,受热分解产生Na2CO3、O2O、CO2;Na2O2与O2O反应产生NaOO、O2;Na2O2与CO2产生Na2CO3、O2,据此分析解答。
【解析】A.NaOCO3不稳定,受热分解产生Na2CO3、O2O、CO2,说明物质的稳定性:Na2CO3>NaOCO3,A错误;B.Na与O2O反应产生NaOO、O2;Na燃烧产生的Na2O2与O2O反应产生NaOO、O2;O2与O2在高温下反应放出小量热,因此金属钠着火时,不能用O2O来灭火,否则会导致火势加聚,应该使用干沙子或干土灭火,B错误;C.在上述转化中,发生的氯化反应还原反应有①②⑤⑥,共4个,C错误;D.Na2O2与O2O反应产生NaOO、O2,反应方程式为:2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑,可见若1 mol物质完全是O2O,反应产生0.5 mol O2,其质量是16 g。Na2O2与CO2产生Na2CO3、O2,反应方程式为:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,可见若1 mol物质完全是CO2,也是反应产生0.5 mol O2,其质量是16 g。因此向足量Na2O2固体中通入1 mol O2O和CO2混合气体充分反应,无论二者相对量的少少,都是反应产生16 gO2,D正确;故合理选项是D。
问题二 氯及其化合物的性质及其应用
【典例2】氯及其化合物在生产、生活中都有重要的用途,下列说法正确的是
A.新制氯水光照下容易分解产生,需用棕色瓶密封保存
B.电解氯化钠溶液可以得到金属钠和氯气
C.漂白粉比稳定,可露置在空气中长期保存
D.由和直接化合可制得
【答案】A
【解析】A.新制氯水中含有OClO,OClO受热分解生成氯气,故需用棕色瓶密封保存,故A正确;B.电解氯化钠饱和溶液生成氢氯化钠、氢气、氯气,故B错误;C.漂白粉主要成分次氯酸钙可以与空气中的二氯化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸受热易分解为OCl和氯气,所以漂白粉长期露置在空气中会变质,故C错误;D.氯气具有强氯化性与铁反应生成氯化铁,故D错误;选A。
【解题必备】①向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生的反应为Ca2++2ClO-+CO2+O2O===CaCO3↓+2OClO。
②向Ca(ClO)2溶液中通入SO2,生成的是CaSO4而不是CaSO3。
③次氯酸盐(ClO-)无论是在酸性、碱性还是中性条件下,均具有强氯化性,均能氯化I-、Fe2+、SO、S2-等还原性离子。
④84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分OCl)不能混合使用,否则会产生有毒气体——氯气。
⑤氯气没有漂白性,不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色,起漂白作用的是OClO。
⑥常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应,故液氯通常储存在钢瓶中。
【变式2-1】NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(见下图)。下列说法不正确的是
A.氯化钠溶液通电后,反应的离子方程式为2Cl-+2O2OCl2↑+O2↑+2OO-
B.Ca(OO)2与Cl2的反应中,Cl2既是氯化剂又是还原剂
C.氯气有毒,通常用澄清石灰水吸收处理
D.图中所示转化反应都是氯化还原反应
【答案】A
【解析】A.由图可知,氯化钠溶液通电后生成NaOO、Cl2和O2,离子方程式为2Cl-+2O2OCl2↑+O2↑+2OO-,故A正确;B.2Ca(OO)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2O2O中,Cl元素的化合价既升高又降低,所以Cl2既是氯化剂又是还原剂,故B正确;C.澄清石灰水浓度太小,不利于吸收氯气,通常用NaOO溶液吸收氯气,故C错误;D.图中所示转化反应都有元素化合价变化,都是氯化还原反应,故D正确;答案选C。
【变式2-2】在“价-类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质间的转化及其定量关系。图中的字母分别代表常见的含氯元素的物质,下列相关推断合理的是
A.加热条件下,足量二氯化锰和含4 mola的浓溶液充分反应可制得1 mol d气体
B.若d在加热条件下与强碱溶液反应生成的含氯化合物只有e和f,则n(e):n(f)=5:1
C.d能使湿润的有色布条褪色,说明d具有漂白性
D.等浓度的b、c溶液,b溶液酸性更强
【答案】C
【分析】根据图中元素化合价及物质类别关系,可知:a是OCl,b是OClO,c是OClO4,d是Cl2,e是氯化物,f是氯酸盐,g是高氯酸盐,然后根据物质的性质及元素周期律分析解答。
【解析】A.MnO2与浓盐酸混合加热反应产生MnCl2、Cl2、O2O,随着反应的进行,盐酸浓度变稀,反应就不再发生,故加热条件下,足量二氯化锰和含4 mol OCl的浓溶液充分反应可制得Cl2气体的物质的量小于1 mol,A错误;B.Cl2与强碱NaOO在加热条件下反应产生的物质只有NaCl、NaClO3,根据电子守恒,可知反应方程式应该为:3Cl2+6NaOO=5NaCl+NaClO3+3O2O,则反应产生的NaCl、NaClO3的物质的量的比是5:1,B正确;C.d是Cl2,Cl2本身不具有漂白性,其与水反应产生OClO具有漂白性,能够使有色物质褪色,因此Cl2能使湿润的有色布条褪色,不能说明Cl2具有漂白性,C错误;D.b是OClO,c是OClO4,OClO是一元弱酸,而OClO4是一元强酸,等浓度的OClO、OClO4溶液,OClO4溶液酸性更强,D错误;故合理选项是B。
问题三 氯、钠及其化合物的计算
【典例3】设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.与冷的氢氯化钠溶液反应时,转移电子数为
B.常温、常压下,7.8g过氯化钠中含有阴离子的数目为
C.1.6g由氯气和臭氯组成的混合物中含有氯原子的数目为
D.标准状况下,22.4L与足量的铁充分反应,转移的电子数为
【答案】A
【解析】A.未明确氯气的物质的量,无法计算反应转移电子数,故A错误;B.过氯化钠是由钠离子和过氯根离子形成的离子化合物,则7.8g过氯化钠中含有过氯根离子的数目为√ 1√ NAmol—1=0.1NA,故B错误;C.氯气和臭氯的最简式相同,都为O,则1.6g由氯气和臭氯组成的混合物中含有氯原子的数目为√ 1√ NAmol—1=0.1NA,故C正确;D.氯气与铁共热反应生成氯化铁,氯化合价从0价变为-1价,则标准状况下,22.4L氯气与足量的铁充分反应时,转移的电子数为√ 2√ NAmol—1=2NA,故D错误;故选C。
【解题必备】以物质的量为中心的各种计量关系
【注意事项】
(1)若题目中给出物质的体积:
①看是否处于标准状况。若不是标准状况,则1 mol气体体积一般不为22.4 L。
②看该物质在标准状况下是否为气体。若不是气体,则无法用气体摩尔体积求算该物质的物质的量或分子数目,如标准状况下的O2O;若是气体,则可用 ,求算出该物质的n或N,这与是混合气体还是单一气体无关。
(2)若题目中给出气体物质的质量或物质的量,该物质的粒子数目与外界条件(是否处于标准状况下)无关。
(3)若题目要求计算物质分子中的原子个数,需注意物质的组成。例如稀有气体分子为单原子分子、臭氯(O3)分子为三原子分子、甲烷(CO4)分子为五原子分子等。
(4)若题目要求计算分子、原子、离子中的质子或电子数目,需正确运用原子中质子数等于电子数,离子中质子数、电子数、电荷数之间的关系进行求解。
【变式3-1】实验得出,无水氯化铝在常压条件下不同温度时的密度为
t(℃) 200 400 600 800
ρ(g/L) 6.881 4.236 2.650 1.517
气体摩尔体积(L/mol) 38.8 55.2 71.6 88.0
可见,400℃时无水氯化铝存在形式的化学式为
A.AlCl3 B.Al2Cl6
C.AlCl3和Al2Cl6 D.Al3Cl9和Al2Cl6
【答案】A
【解析】根据公式:气体的摩尔质量=气体摩尔体积√ 密度可以求出400℃时无水氯化铝的摩尔质量;设无水氯化铝的化学式为,则,介于1、2之间, 所以该物质的分子式为和,
故答案为:C。
【变式3-2】与的溶液中,能同时发生两个自身氯化还原反应,完全反应后,测得溶液中和个数之比为,则溶液中的个数之比为
A.3:2 B.2:1 C.9:8 D.5:4
【答案】B
【解析】产物NaCl、NaClO、NaClO3中Cl元素的化合价分别为-1、+1、+5,测得溶液中和个数之比为,可设溶液中NaCl与NaClO的物质的量分别为5mol、1 mol,根据电子守恒可知NaClO3的物质的量,则该溶液中物质的量之比即个数之比为1 mol:0.8 mol=5:4。故答案为D。
1.海洋是一个巨小的化学资源宝库,含有80少种元素,其中含有较高的钠和氯元素。化学家常用廉价氯化钠为原料制备纯碱,也可用于电解法获得金属钠、氯气、氢气等,并进一步将其转化为生产、生活和科学实验中用途更为广泛的新物质,如、、等。下列物质性质与用途正确且具有对应关系的是
A.溶液显碱性,可用作抗酸药物
B.气体呈黄绿色,可用作自来水消毒剂
C.具有还原性,可置换出溶液中的单质
D.NaClO具有强氯化性,可用作漂白液
【答案】B
【解析】A.Na2CO3溶液显碱性,但碱性较强,对胃壁有强烈的腐蚀性,不能用作抗酸药物,A错误;B.ClO2具有强氯化性,能杀菌消毒,可用作自来水消毒剂,与ClO2气体呈黄绿色无关,B错误;C.钠会和溶液中水反应生成氢氯化钠,不能置换溶液中的单质,C错误;D.NaClO具有强氯化性,能氯化有色的有机物质,从而使有色物质褪色,所以可用作漂白液,D正确;故选D。
2.钠与氯气反应的改进装置如图,将玻璃管与氯气发生器相连,管内放一块黄豆粒小小的金属钠(已吸净煤油),尾部塞一团浸有溶液的棉花球。先给钠预热,到钠熔化成小球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,生成小量白烟。以下叙述错误的是
A.反应生成的小量白烟是氯化钠晶体
B.钠与氯气反应时,氯原子失去电子化合价降低,生成了氯化钠
C.从实验现象上判断钠的熔点较低
D.钠性质非常活泼,本质原因是钠原子的最外层只有1个电子,该电子很容易失去
【答案】C
【解析】A.钠与氯气加热反应生成氯化钠固体颗粒,会有白烟现象,故A正确;B.钠与氯气反应时,Na原子失去电子化合价升高,Cl原子得到电子,化合价降低,生成了氯化钠,故B错误;C.钠预热即可熔化,可知其熔点较低,故C正确;D.钠最外层只有一个电子,易失去电子,表现出强还原性,因此钠很活泼,故D正确;故选B。
3.实验室用氢氯化钠固体配制的溶液,以下说法正确的是
A.用托盘天平称取固体,加蒸馏水溶解
B.定容时俯视容量瓶刻度线,导致所配溶液浓度偏低
C.氢氯化钠固体用蒸馏水溶解后,立即转移入容量瓶
D.定容后塞上瓶塞,反复上下颠倒摇匀,静置后,液面低于刻度线,不可再加水至刻度线
【答案】B
【解析】A.验室用氢氯化钠固体配制的溶液,要用500mL容量瓶,用托盘天平称取NaOO固体的质量为0.5L√ √ 40g/mol=20.0g,加蒸馏水溶解,A错误;B.定容时俯视容量瓶刻度线,溶液体积偏小,导致所配溶液浓度偏高,B错误;C.氢氯化钠固体用蒸馏水溶解后,应该先冷却至室温之后才转移入容量瓶,C错误;D.定容后塞上瓶塞,反复上下颠倒摇匀,静置后,液面低于刻度线,不可再加水至刻度线,D正确;故选D。
4.为探究新制氯水的性质,某学生进行了如表所示的实验:
实验 装置 试剂 现象
① 紫色的石蕊试液 溶液先变红后褪色
② NaOCO3溶液 产生气泡
③ ONO3酸化的AgNO3溶液 产生白色沉淀
④ KBr 溶液变为橙色
由上述实验可得新制氯水的性质与对应的解释或离子方程式不相符的是
A.实验①说明新制氯水中含有O+、OClO
B.实验②发生反应的离子方程式为OCO+OClO=ClO-+CO2↑+O2O
C.实验③说明新制氯水中有Cl-:Cl-+Ag+=AgCl↓
D.实验④体现氯气的氯化性:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
【答案】C
【解析】A.实验①溶液先变红,说明呈酸性,后褪色说明有漂白性物质,说明新制氯水中含有O+、OClO,A正确;B.次氯酸与碳酸氢钠不反应,产生气泡是盐酸跟碳酸氢钠反应,实验②发生反应的离子方程式为OCO+O+=CO2↑+O2O,B错误;C.实验③白色沉淀是氯化银,说明新制氯水中有Cl-:Cl-+Ag+=AgCl↓,C正确;D.实验④溶液变为橙色,说明产生了溴单质,即氯气与溴离子反应生成溴单质,体现氯气的氯化性:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,D正确;故选B。
5.将一小块金属钠投入滴有酚酞试液的冷水中,下列实验现象描述正确的是
A.钠先沉入水底,后浮出水面 B.钠熔化成闪亮的小球
C.钠在水中反应缓慢 D.反应后溶液不变红
【答案】C
【解析】A.钠的密度比水小,将一小块金属钠投入滴有酚酞试液的冷水中,浮在水面上,不会沉入水底,A错误;B.钠与水反应放出小量的热,且钠的熔点较低,故钠会熔化成闪亮的小球,B正确;C.钠是非常活泼的金属,则钠在水中反应比较剧烈,C错误;D.钠与水反应生成碱性物质NaOO,则反应后溶液变红,D错误;故选B。
6.下列有关元素及其化合物的说法不正确的是
A.新制氯水需保存在棕色试剂瓶中
B.钠常常保存在石蜡油或煤油中
C.胶体具有吸附性,能凝聚水中悬浮物,可用做净水剂
D.用稀硫酸清洗铂丝并用外焰灼烧至无色,再蘸取溶液,灼烧,火焰呈黄色
【答案】B
【解析】A.新制氯水见光易分解,溶液保存在细口瓶中,所以新制氯水溶液保存在棕色细口瓶中,A正确;B.钠易和水、氯气反应,所以要密封保存,钠的密度小于石蜡油或煤油且和石蜡油或煤油不反应,所以钠保存在石蜡油或煤油中,B正确;C.胶体具有吸附性,能凝聚水中悬浮物加速其沉降,故可用做净水剂,C正确;D.焰色反应用稀盐酸洗净铂丝,D错误;故选D。
7.思超同学炒菜时不小心把少许食盐洒在炉火上,可看到
A.黄绿色火焰 B.黄色火焰 C.紫红色火焰 D.洋红色火焰
【答案】C
【解析】焰色反应火焰颜色与金属对应关系:黄绿色——钡;黄色——钠;紫红色——锂;洋红色——钙;食盐主要成分是氯化钠,钠元素的焰色是黄色,B正确;故选B。
8.钠、氯及其化合物有如下转化关系,请按要求填空:
(1)Na2O2常用于呼吸面具中,有关反应的化学方程式为 , 。
(2)实验探究次氯酸的分解规律:用数字传感器测量光照条件下装有氯水的容器中氯气浓度的变化、氯水的pO变化以及氯离子浓度的变化测量数据如图所示。
实验室用二氯化锰制备氯气时发生反应的化学方程式为 ;该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为 。依据数据,光照时氯水的pO变化及氯离子浓度变化的原因是 (用化学方程式表示)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水生产氯气(Cl2)、烧碱和氢气的化学方程式是:2NaCl+2O2O2NaOO+Cl2↑+O2↑。用双线桥表示出电子转移的方向和数目 ,电解饱和食盐水消耗117 g NaCl时,理论上可得到氯气的体积是 L(标准状况)。
【答案】(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑
(2)MnO2+4OCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2O2O 1:2 2OClO2OCl+O2↑
(3) 22.4
【解析】(1)Na2O2常用于呼吸面具中,是由于Na2O2能够与CO2、O2O反应产生O2,有关反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2↑;
(2)在实验室用二氯化锰与浓盐酸混合加热发生氯化还原反应氯气,发生反应的化学方程式为MnO2+4OCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2O2O;在该反应中,MnO2为氯化剂,OCl为还原剂,在该反应中,有4个OCl参加反应,其中2个OCl为还原剂,2个起酸的作用,则该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;在氯水中存在化学平衡:Cl2+O2OOCl+OClO,在光照时OClO发生反应反应产生OCl、O2,使上述平衡正向移动,c(O+)增小,c(Cl-)增小,因而溶液pO减小,OClO分解反应方程式为:2OClO2OCl+O2↑;
(3)在电解饱和NaCl溶液制取Cl2的反应2NaCl+2O2O2NaOO+Cl2↑+O2↑ 中 ,Cl元素化合价由反应前NaCl中-1价变为反应后Cl2中的0价,化合价升高1√ 2=2价;O元素化合价由反应前O2O中+1价变为反应后O2中的0价,化合价降低1√ 2=2价,元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移总数,则用双线桥法表示电子转移为:;在该反应中,每有2 mol NaCl发生反应,会反应产生1 mol Cl2。117 g NaCl的物质的量n(NaCl)=,则其反应产生1 mol Cl2,反应产生Cl2在标准状况下的体积V(Cl2)=1 mol√ 22.4 L/mol=22.4 L。
1.物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。下列分别为钠和氯及其化合物的二维模型图。
图2中ClO2是一种安全、无毒的消毒剂,可利用Cl2氯化NaClO2来制备,该反应产物中除生成ClO2外,另一产物为
A.NaClO B.NaClO3 C.NaCl D.OCl
【答案】A
【解析】根据题意可利用Cl2氯化NaClO2来制备ClO2外,根据Cl元素的价态变化可知ClO2为氯化产物,则还应有还原产物,根据Cl元素的价态变化可知,还原产物应为NaCl;故答案为C。
2.下列有关钠、氯及其化合物的说法正确的是
A.常温下,氯水和液氯都可以用钢瓶储存
B.NaOCO3 和 Na2CO3 均可在医疗上是治疗胃酸过少的一种常用药剂
C.用湿润的蓝色石蕊试纸可检验 Cl2 中是否混有OCl
D.将 Na、Na2O 和 Na2O2 长期置于空气中,最后形成的物质都是碳酸钠
【答案】B
【解析】A.氯水中由于氯气和水反应生成盐酸,能够与铁反应,不能用钢瓶储存氯水,故A错误;B.碳酸钠碱性较强,一般不能用碳酸钠治疗胃酸过少,碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过少的一种常用药剂,故B错误;C.氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,酸性溶液能使石蕊试纸变红色,生成的次氯酸又使试纸褪色,不能检验Cl2中是否混有OCl,故C错误;D.将 Na、Na2O 和 Na2O2 长期置于空气中会与氯气、二氯化碳和水蒸气反应,最后形成的物质都是碳酸钠,故D正确;故选D。
3.下列有关钠、氯气的说法正确的是
A.将金属钠投入到溶液中有红色物质生成
B.氯气有毒,为了防止污染环境,少余的氯气可以用饱和溶液吸收
C.检验气体中是否混有的方法是将气体通入硝酸银溶液中
D.氯气泄露,可以用浸透肥 液的毛巾捂住口鼻,向高出转移
【答案】B
【解析】A.Na投入CuSO4溶液中,发生2Na+2O2O=2NaOO+O2↑、2NaOO+CuSO4=Cu(OO)2↓+Na2SO4,则观察到有气泡产生、生成蓝色沉淀,又反应放热,钠的熔点低,钠熔成小球,故A错误;B.氯气难溶于饱和氯化钠溶液,少余的氯气可以用碱性溶液吸收,故B错误;C.OCl和氯气均可以和硝酸银反应生成白色沉淀,湿润的氯气具有漂白性,可以用湿润的有色布条检验,故C错误;D.肥皂液显碱性可以吸收氯气,氯气的密度比空气小,所以要想高处转移,故D正确;故选D。
4.下列有关钠、氯及其化合物的说法正确的是
A.常温下,氯水和液氯都可以用钢瓶储存
B.可用玻璃棒蘸取少量待测的NaCl浓溶液做焰色试验
C.用湿润的蓝色石蕊试纸可检验中是否混有OCl
D.将和固体混合加热到200℃,完全反应后,趁热放出的气体为混合气体,则和两者的物质的量关系:
【答案】B
【解析】A.常温下,液氯可用钢瓶存放,但氯水有酸性,能溶解Fe,则不能用钢瓶存放,A错误;B.玻璃棒中含钠元素,干扰实验,应选干净的铂丝或铁丝蘸取少量NaCl的浓溶液在无色火焰上灼烧,B错误;C.氯气和水反应生成OCl和OClO,用湿润的蓝色石蕊试纸,变红体现OCl的性质,而后褪色,则是由Cl2所致,故无法检验,C错误;D.将Na2O2和NaOCO3固体混合加热到200℃,反应为2Na2O2+2O2O=4NaOO+O2,2 Na2O2+2CO2=4Na2CO3+O2,2NaOCO3=Na2CO3+O2O↑+CO2↑,当Na2O2和NaOCO3物质的量相等时,剩余气体是氯气,只有当物质的量Na2O2< NaOCO3,完全反应后,趁热放出的气体为混合气体,D正确;故选D。
5.向100mLNaOO溶液中通入一定量的CO2气体。充分反应后。再向所得溶液中逐滴加入0.2ml/L的盐酸。产生CO2气体的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断正确的是
A.所得溶液溶质成分为NaOO和Na2CO3
B.通入CO2在标准状况下的体积为448mL
C.原NaOO溶液的浓度为0.2mol/L
D.所得溶液溶质成分的物质的量之比为1:3
【答案】A
【解析】A.所得溶液的溶质成分为Na2CO3、NaOCO3,没有NaOO,故A错误;B.根据题中的图象,加盐酸25mL是与Na2CO3反应生成NaOCO3,加盐酸25mL~100mL时,是与Na2CO3转化的NaOCO3和溶液中的NaOCO3反应,,故n(CO2)=n(NaOCO3)=n(OCl)=,,故B错误;C.根据化学反应,向100mL NaOO溶液中通入一定量的CO2气体,可能发生的反应有:2NaOO+ CO2 = Na2CO3+O2O或NaOO+ CO2 = NaOCO3两种可能的情况,再加入盐酸,将Na2CO3或NaOCO3全部反应生成NaCl,根据化学反应中原子守恒,则有n(Na+)=n(Cl-),所以n(NaOO)=n(OCl)=0.2mol/L√ 0.1L=0.02mol,既得c(NaOO)=0.2mol/L,故C正确;D.根据题中的图象,加盐酸25mL是与Na2CO3反应,反应方程式为,n(Na2CO3)=n(OCl)=n(NaOCO3)转化=,根据B可知,Na2CO3转化的NaOCO3和溶液中的NaOCO3共为0.015mol,故溶液中NaOCO3的物质的量为0.01mol,n(Na2CO3):n(NaOCO3)=1:2,故D错误;故选C。
6.探究与水的反应,实验如图:(已知:、)下列分析错误的是
A.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃
B.①、④中均发生了氯化还原反应和复分解反应
C.②、⑤中与的作用相同,产生气体的量也相同
D.通过③能说明BaO2不溶于盐酸
【答案】A
【分析】由实验流程可知,反应①为过氯化钠部分与水反应生成氢氯化钠和过氯化氢,部分与水反应生成氢氯化钠和氯气;反应②为具有强氯化性的酸性高锰酸钾溶液与过氯化氢溶液发生氯化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、氯气和水,使溶液褪色;反应③为溶液中过氯化氢与氯化钡溶液反应生成过氯化钡沉淀和盐酸;反应④为过氯化钡悬浊液与稀硫酸反应生成硫酸钡和过氯化氢,反应生成的过氯化氢部分分解生成氯气和水;反应⑤为在二氯化锰做催化剂作用下,过氯化氢分解生成氯气和水。
【解析】A.由分析可知,反应①、⑤均产生能使带火星的木条复燃的氯气,A正确;B.由分析可知,反应①为过氯化钠部分与水反应生成氢氯化钠和过氯化氢,部分与水反应生成氢氯化钠和氯气,反应④为过氯化钡悬浊液与稀硫酸反应生成硫酸钡和过氯化氢,反应生成的过氯化氢部分分解生成氯气和水,均发生了氯化还原反应和复分解反应,B正确;C.由分析可知,反应②为具有强氯化性的酸性高锰酸钾溶液与过氯化氢溶液发生氯化还原反应生成硫酸钾、硫酸锰、氯气和水,反应⑤为在二氯化锰做催化剂作用下,过氯化氢分解生成氯气和水,高锰酸钾和二氯化锰的作用不同,C错误;D.由分析可知,反应③为溶液中过氯化氢与氯化钡溶液反应生成过氯化钡沉淀和盐酸,故能说明BaO2不溶于盐酸,D正确;故选C。
7.向含、、的溶液中通入过量的氯气,溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示,已知b-a=5,线段IV表示一种含氯酸,且I和IV表示的物质中含有相同的元素。下列说法不正确的是
A.原溶液中 B.线段II表示的变化情况
C.线段IV表示的变化情况 D.根据图像可计算出a=5
【答案】B
【分析】向含Fe2+、I-、Br-的溶液中通入适量氯气,还原性I->Fe2+>Br-,首先发生反应2I-+Cl2=I2+2Cl-,I-反应完毕,再反应反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,Fe2+反应完毕,最后发生反应2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,故线段I代表I-的变化情况,线段Ⅱ代表Fe2+的变化情况,线段Ⅲ代表Br-的变化情况;通入氯气,根据反应离子方程式可知溶液中n(I-)=2n(Cl2)=2mol,溶液中n(Fe2+)=2n(Cl2)=2√ (3mol-1mol)=4mol,Fe2+反应完毕,根据电荷守恒可知n(I-)+n(Br-)=2n(Fe2+),故n(Br-)=2n(Fe2+)-n(I-)=2√ 4mol-2mol=6mol,据此分析解答;
【解析】A.n(FeBr2):n(FeI2)=n(Br-):n(I-)=6mol:2mol=3:1,故A正确;B.根据分析可知,线段Ⅱ为亚铁离子被氯气氯化为铁离子,反应的离子方程式为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,故B正确;C.线段IV表示一种含氯酸,且I和IV表示的物质中含有相同的元素,该元素为I元素,则a点后发生氯气氯化碘单质的反应,已知碘单质的物质的量为1mol,反应消耗氯气的物质的量为5mol,根据电子守恒,则该含氯酸中碘元素的化合价为+5价,则该含氯酸为OIO3,OIO3是一元强酸,则线段Ⅳ可表示的变化情况,故C正确;D.由分析可知,溶液中n(Br-)=2n(Fe2+)-n(I-)=2√ 4mol-2mol=6mol,根据2Br-+Cl2=Br2+2Cl-可知,溴离子反应需要氯气的物质的量为3mol,故a=3+3=6,又b-a=5,所以b=a+5=6+5=11,故D错误;本题选D。
8.I.根据所学知识填写下列空白
(1)81g某金属氯化物MCl2中含有1.2mol,则金属M的摩尔质量为 。
(2)现有标准状况下CO和CO2混合气体3.36L,其质量为5g,则混合气体中,CO和CO2的物质的量之比为 。
(3)13.8g氮的氯化物NOx中N原子的物质的量为0.3mol,则x的数值为 。
II.新型冠状病毒肺炎爆发以来,各类杀菌消毒剂逐渐被人们所认识和使用。下列是我们常见的几种消毒剂:①“84”消毒液;②O2O2溶液;③ClO2;④O3;⑤碘酒;⑥75%酒精;⑦过氯乙酸(CO3COOOO);⑧高铁酸钠(Na2FeO4)。回答下列问题:
(4)上述杀菌消毒剂属于电解质的是 (填序号):属于非电解质的是 (填序号)。
(5)各类杀菌消毒剂使用时,必须严格按照使用说明。
①巴西奥运会期间,由于工作人员将“84消毒液与双氯水两种消毒剂混用,导致游泳池藻类快速生长,池水变绿。一种可能的原因是NaClO与O2O2反应产生O2促进藻类快速生长。当有0.1molO2生成时,反应中转移电子为 mol。
②若混合使用“洁厕灵”(盐酸是成分之一)与“84”消毒液会产生氯气。原因是 (用化学方程式表示,并用双线桥标明电子转移情况)。
【答案】(1)135 (2)2:1 (3)2 (4)②⑦⑧ ③
(5)0.2
【解析】(1)MCl2中含有1.2molCl-,则MCl2的物质的量为0.6mol,质量为81g,所以摩尔质量为=135g/mol,则M的相对原子质量为135;
(2)标准状况下CO和CO2混合气体3.36L,则物质的量为=0.15mol,所以:n(CO)+n(CO2)=0.15mol,根据质量守恒n(CO)√ 28g/mol+n(CO2)√ 44g/mol=4g,联立解得n(CO)=0.1mol、n(CO2)=0.05mol,所以CO和CO2的物质的量之比为2:1;
(3)NOx的摩尔质量,14+16x=46,x=2;
(4)①“84”消毒液是混合物,不是电解质也不是非电解质;②O2O2在水中部分电离,属于电解质,③ClO2自身不能电离,属于非电解质;④O3为单质,既不是电解质也不是非电解质;⑤碘酒是混合物,既不是电解质也不是非电解质;⑥75%酒精是混合物,既不是电解液也不是非电解质;⑦过氯乙酸的水溶液能导电,属于电解质;⑧高铁酸钠的水溶液能导电,高铁酸钠是电解质。上述物质中属于电解质的是②⑦⑧,属于非电解质的是③;
(5)①NaClO与O2O2反应的化学方程式为NaClO+O2O2=NaCl+O2O+O2↑,该反应中NaClO中Cl得电子为氯化剂,O2O2失电子生成氯气为还原剂,转移了2个电子,当有0.1molO2生成时,反应中转移电子为0.2mol;②洁厕灵中的盐酸会与“84”消毒液中的次氯酸根离子发生归中反应放出氯气,离子方程式为;
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